第八章 辐射保藏

第八章食品辐射保藏授课教师：郑显义内江职业技术学院课件学习要求本章概述了食品辐射保藏的发展历史和现状，着重研究了辐射保藏的基本原理及辐射保藏在食品中的应用。其学习的基本要求为：了解：影响电离辐照杀菌作用的因素理解：辐照在食品保藏中的应用，辐照对食品品质的影响，辐射常用的剂量单位。深刻理解：食品辐射保藏的基本原理。

第一节概述一、食品辐射保藏的发展概况

食品辐射保藏是核辐射技术应用的一个重要领域，它利用放射性核素Co60或Cs137的γ的射线，以及加速器产生的电子束等辐照食品，使之抑制发芽、推迟成熟、杀虫杀菌、防止霉变，从而达到保鲜或贮存的目的。由于辐射保藏具有节能、方法简便、效率高和安全可靠等优点，在国内外已广泛应用，正形成一门新兴的辐射加工产业。（一）食品辐射保藏的历史和现状早在伦琴发现X射线的第二年(即1896年)，Minck就提出了χ射线对细菌的作用与实际应用的问题。1898年第一次证明了χ射线对病源性细菌有致死性效应。1899年证实了对原生虫有致死作用．这些早期发现导致了后来用于粮食和其它食品的辐射保藏。本世纪初郎纳(1916年证实经x射线处理后昆虫烟草甲产生了不育效应。辐射杀菌用于保藏的报告最早收集在1930年的美国专利集中。用射线处理食品的研究，实是从1940年开始的。

随着放射性同位素的大量应用和电子加速器等机械辐射源的问世，促进了射线处理食品的发展，开始把辐射保藏食品看作是和平利用原子能的一个重要方面。从1943年美国麻省理工学院B.E.Proctor博士第一次用射线辐照汉堡包研究食品保藏以来，直至1950年美国、前苏联、英国、荷兰等国家才开展比较有规模的食品辐射保藏研究。

1958年前苏联卫生部第一个批准辐照马铃薯食品。以后，一些国家政府根据辐照食品卫生安全性研究结果，相继批准了少数辐照食品可以投放市场。1980年，联合国粮农组织(FAO)、国际原子能机构(IAEA)、世界卫生组织(WHO)召开辐照食品卫生安全性联合专家委员会。根据各国专家20多年的研究结果，做出“剂量低于10KGy，辐照任何食品不存在毒理学的危害，因此不需要进行食品毒理学试验”的结论。这一结论有力地推进了食品辐照在全世界的发展。据1995年IAEA统计，全世界已有38个国家和地区批准了539种辐照食品上市销售中国食品辐射保藏的研究开始于1958年。当时，中国科学院同位素委员会组织了粮食部所属12个单位成立了“粮食辐射保藏研究协作组”，对稻谷的辐照杀虫、马铃薯的辐照抑制发芽等进行了有计划的研究，并进行了营养成分的分析、毒理学试验、人体试食试验等。经过几年的研究，取得了重要进展。从3年大量的试验看出，辐照马铃薯抑制发芽、辐照稻谷麦类杀虫等效果均达100％，贮存期3年的粮食未发现质变，达到卫生安全标准。

各协作组在不同的方面进行了重点研究，如河南重点进行马铃薯、洋葱、大蒜等蔬菜的辐射抑制发芽；四川重点研究辐射保藏粮食、猪肉、香肠及薯干酒；山东辐照白兰地酒、花生仁。

1980年10月卫生部在成都召开“全国辐照食品卫生标准会议”，提出“辐照食品卫生标准试行草案”，并成立了“中国辐射研究与辐照工艺学会”。1983年7月国家科委、卫生部在北京联合召开“辐照食品卫生标准审议预测会”，正式成立“辐照食品卫生安全评价专家小组”，并召开了第一次会议。

至此，中国食品辐照保藏已从科研中试阶段步入商业应用的新阶段。在国家科委和原核工业部组织领导下，20世纪80年代全国召开了二次较大型的食品辐照会议，举办了“全国原子能科学技术展览会”和“全国辐照中心建设工作座谈会”等，在食品辐照工艺研究，辐照食品卫生安全性研究，辐照食品的商业化进展，辐照装置的建设等方面开展了较深入的研究，使中国辐照食品的研究和应用取得了较快的进展。为达到国际卫生组织制定的食品卫生标准，即便严格控制食品生产环境及工艺也不易达标，如家禽产品，在欧洲市场上有75%，在美国有60％已被沙门氏杆菌感染,在美国每年约有200万沙门氏病病例，其治疗费用约25.4亿美元，而用于弓形浆虫病的治疗费约44亿美元。原因在于这些食品的原料在饲养或栽培、运输等过程中很难控制微生物等。因此联合国世界卫生组织（WHO）、食品和农业组织（FAO）批准并推荐食品辐照等后处理加工，以减少食源性疾病。

据不完全统计，目前世界上已有32个国家建立了食品辐照中心，对食物（水果、肉类、蔬菜、药材等）等进行辐照处理，以达到杀菌、灭虫、消毒、抑制发芽、延缓衰老、延长保存期等目的。如美国已建立了20个辐照装置，并用于35种食品辐照；非洲加纳就有171种食品经辐照处理上市出口；南非有89种食品辐照产品。

“9.11”事件后，炭疽菌因危害人的生命安全也成为重要的杀菌对象，附着在邮件等纸制物品上的这类菌采用常规消毒法已无能为力，只有电子束或γ－射线才能到达杀菌的目的。

二、食品辐射保藏的特点

长期以来，人们采用干燥、加热、冷藏、罐藏、腌渍、熏蒸和化学处理等方法来保存食品，以满足人民日常生活的需要。

食品辐射保藏技术具有以下主要优点：第一，射线具有较高的能量，穿透力强。

第二，耗能低，可以节约能源。

第三，无污染、无残留，安全卫生。

第四，能很好地保持食品的色、香、味、形等新鲜状态和食用品质。

第五，辐照食品还可以改善品质，提高产品的档次。

第六，辐照杀虫灭菌可以作为进出口贸易的一种有效的检疫处理手段。

第七，辐照食品可在常温下保藏较长的时间，故适宜为特殊人员的需要。第八，节约食品包装材料，降低成本。(二)缺点①经过杀菌剂量的照射，一般情况下，酶不能完全被钝化。②经辐射处理后，食品所发生的化学变化从量上来讲虽然是微乎其微的，但敏感性强。食品和经高剂量照射的食品可能会发生不愉快的感官性质变化。这些变化是因游离基的而产生的。

③有些专家认为，辐照会诱发食品产生致突变、致畸形、致癌和有毒因子。后来的研究认为这是没有根据的。④辐射这种保藏方法不适用于所有的食品，要有选择性地应用。

⑤能够致死微生物的剂量对人体来说是相当高的，所以必须非常谨慎，做好运输及处理食品的工作人员的安全防护工作。为此，要对辐射源进行充分遮蔽，必须经常、连续对照射区进行监测检查。

我国辐照食品研究工作在有商业化、实用化的广阔前景的方面①进出口水果及农畜产品的辐照检疫处理。②低质酒类辐照改性。③干果、脱水蔬菜和肉类辐照杀虫。④调味品的辐照灭菌。⑤辐照处理和其他保藏处理方法综合应用的研究。三、食品辐照发展方向食品辐射保藏的研究，国际上一直有两种发展方向，即高剂量辐射和低剂量辐射。(一)高剂量辐射以美国为主的一些国家发展高剂量辐照研究，进行牛肉、鸡肉的辐射灭菌。这是为了军事目的的需要，投入了大量的资金(高达上千万美元)，特别着重于卫生安全性方面。

(二)中低剂量辐射以发展中国家为主进行中低剂量辐照的研究，由于所用的辐射剂量低，成本也较低，适于大量推广，而且杀虫、保鲜也正是发展中国家食品保藏中迫切需要解决的问题，容易为广大消费者接受。

由上可见，辐照保藏技术是食品加工领域中一项重要的新技术、新方法，有着广阔的发展前景。

第二节辐射的基本原理

一、核素与同位素（一）核素具有确定中子数N、质子数Z(即原子序数)和核能态的一类原子的统称。按原子核稳定与否，核素可分为放射性核素和稳定性核素两类.

（二）同位素核内质子数Z相同、而中子数N不同，即在元素周期表中处于同一位置的一组核素互称为同位素(isotope)。

二、核反应如果原子核因外来的因素而引起核结构的变化，此过程就称为原子核反应(简称核反应过程一般以下式表示：a+X→Y+b+Q式中a——入射粒子X——靶核Y——产物核b——出射粒子Q——反应时释放的能量现在已能实现的核反应有1000余种，其产物有稳定的，也有不稳定的。

放射性核素从来源可分为：天然放射性核素（自然界存在的）和人工放射性核素（用人工方法制备的）。天然放射性核素。自然界存在230多种天然放射性核素。

人工放射性核素。用人工方法(即通过核反应)来制备的放射性核素称为人工放射性核素。人工产生放射性核素的主要方法

(一)从核燃料废物中提取从实用过的核燃料中可以提取大量的放射性核素。核燃料原子核裂变后产生2-3个中等质量的原子核，即裂变产物，从中可分离出有实用价值的放射性核素。如99Mo、131Sr、137Cs。(二)加速器生产除中子引起的核反应外，也可利用加速器将带电粒子(如质子、氘核、α­粒子)加速，用以轰击靶核引起核反应来生产放射性核素。如57Co即由加速器生产。

(三)用反应堆中子照射用反应堆的中子照射来制备放射性原子核，它主要靠慢中子的反应。

三、核衰变放射性衰变类型主要有五种，即α、β、β+、γ衰变及电子俘获（EC）。原子核自发地放出α粒子的过程称α衰变；原子核自发地放出β粒子的过程称β衰变；原子核自发地放出β+粒子的过程称β+衰变；原子核俘获一个核外绕行电子而使核内一个质子转变成中子和中微子的过程，称电子俘获；

原子核从激发态跃迁到较低能态或基态时，放出γ射线的过程称γ衰变。

α射线(或α粒子)是快速运动的氦核，每-氦核含有两个质子和两个中子。α射线的穿透物质的能力很小，但电离能力很强。

β及β＋粒子是带正电荷与负电荷的高速电子，穿透物质的能力比α-射线强但电离能力不如α-射线。四、放射性衰变规律1、衰变定律在单位时间内，衰变着的原子核数目和其总数成正比，这一过程是不可逆的。表示为：

N=N0e­λtN—原子核衰变数N0——原子核总数

λ----衰变常数t----时间2、半衰期放射性下降至初始值一半所需的时间。对于单独一种放射性核数而言，半衰期和衰变常数都是常数。

3、放射性强度单位放射性活度在单位时间里发生的核衰变数称放射性活度。放射性活度的单位有如下几种：1.贝可勒尔(Becquerel，简称贝可)1Bq表示每秒有1个原子衰变。由于Bq太小，在实际应用中，常用较大的kBq或MBq等。即lkBq=103Bq，1MBq=106Bq。

居里(Curie，简称居)1居里表示：任何放射性物质每秒发生3.7×1010衰变。即1Ci=3.7×1010Bq。在实际工作中，常用毫居里(mCi)和微居里μCi。1mCi=10-3Ci，lμCi=×10-6Ci。

从上述可知，贝可放射性活度单位只表示在每秒内发生的核衰变数，而不是放出的粒子数。同时，未将衰变时放出的射线能量有所不同的关系包括在内，因此，贝可相同的两种放射性物质对同一种物质作用的结果不一定等效。比活度也称放射性比强、比放射性，简称比活度。常用于固体放射性物质，表示单位质量所具有的放射性活度，常用单位为Bq／g。放射性浓度常用于液体或气体。表示单位体积液体或气体具有的放射性活度。单位为时Bq/L。

五、辐射源电子束辐射源或χ—射线辐射源都是利用其辐射能量使物质产生电离辐射，这些辐射源都是电子束加速器。

电子加速器是利用电磁场作用，使电子获得较高能量，将电能转变成辐射能，产生高能电子束(射线)或χ射线的装置。加速器产生的是带负电荷的电子流，与放射性同位素中的β射线具有相同的性质。因此，电子加速器也称人工β射线源。由于电子射线经过转换可以产生χ射线，因此，用来产生X射线的加速器也称χ射线源。

（一）电子加速器

1.电子加速器电子束的性能电子加速器电子获得的最大能量一般在兆电具子伏特。不同的电子在产生电子的能量上有差异。电子加速器作为辐射保藏食品应用时，为保证食品的安全性，电子加速器的能量不能超过10MeV。如果转换为χ射线，则χ射线的能量要控制在不超过5MeV。

2.电子流强电子流强指的是电子流束的密度，单位是安，但电子流强的工作水平一般是毫安和微安级。一般直流加速器的流强在几毫安到500mA或更大一些的范围之间，对电磁波型加速器，其峰流强可达2A，但平均流强也只有几毫安。

3.电子加速器的功率电子加速器的功率用P来表示，它是电子束电压（V）与电子束电流强度（A）的乘积。即P=VA

3、电子加速器特点优点①电子加速器产生的电子流强一般为数毫安。大功率可达数百毫安，并且聚焦性能好，电子流密度大。

②加速器产生的电子的能量流强可以调节，便于改变穿透距离及剂量率。

③加速器可在任何需要的时候起动和停机，停机后即不再产生辐射，无放射性污染以随时进行检修。④由于加速器定向性能好，易于控制，穿透弱，所以辐射能量利用率高。⑤电子束射程短，防护较简单，当然必须考虑到有可能产生χ射线的必要防护。

缺点：①装置比较复杂，发生故障时检查原因或更换部件要专门的技术。②造价贵，一次投资较高。③难于照射厚样品，只能作食品的表面杀菌处理

（二）放射性燃料在核反应堆中产生的天然放射性元素和人工感应放射性同位素，会在衰变过程中发射各种放射物和能量粒子。

六、辐射单位1.照射量伦琴标准状况下（0℃，760毫米汞柱），每立方厘米空气能产生2.08×109离子对的射线照射量为1伦琴。1伦琴＝2.58×10-4库（仑）/千克

2.辐射的能量单位电子伏特相当于一个电子在真空中通过电位差为一伏特的电场中被加速所获得的动能。1keV＝103eV，1MeV＝106eV。1MeV＝1.6×10-13焦耳。

3.吸收剂量戈瑞（Gy）戈瑞（Gy）为1kg被照射物质吸收1J辐射能量的剂量，即1Gy＝1焦/千克

第三节食品辐射保藏技术的原理

辐射保藏食品，通常就是用X射线、γ射线、电子射线照射食品。这些高能带电或不带电的射线引起食品上微生物，昆虫一系列物理化学反应，使它们的新陈代谢、生长发育受到抑制或破坏，致使微生物被杀灭，昆虫被杀死，食品保藏时间得以延长。受到放射线照射时所发生的变化大致有以下几个过程：①吸收辐射能。②发生一系化学变化。③发生一系列生物化学性变化。④细胞或个体死亡或出现遗传性变异等，剂量小时，辐射损伤得到恢复。

能量的吸收过程以及相继产生的一系列变化过程，因射线的种类不同而各有差异。电子束或β—射线，在构成物质的原子或分子与高速运动的电子之间发生碰撞，而把电子，原子或分子便成为阳离子。其所放出的二次电子所具有的能量大小各异，当有足够的能量时，又可产生二次电离和三次电离。此外，在高速电子通过的径迹附近也有分子被激发。γ-射线和X—射线的光子能被物质吸收，可以产生光电效应、康普顿效应和电子对。各效应形成的多少与被照射对象、γ—射线和X—射线的能量大小有关。当射线能量低时，以形成光电效应为主；射线能量高时，则几乎全部形成电子对；射线能量中等时，主要形成电子。

一、辐射的化学效应电离辐射穿透食品物料的程度取决于食品性质和辐射的特性。γ—射线的穿透力比β—粒子大。然而，辐射作用时的效应取决于其改变分子的能力及其电离电位。β—粒子一般具有较大的能力，能在它们通过物质时产生电离作用。能量级较高的电子束具有较高的穿透深度，并能沿着其径迹(比能量低的电子束)产生更多的变更分子和电离作用。当中等能量级的电离辐射通过食品时，在电离辐射与分子级和原子级的食品粒子之间有撞击现象，当来自撞击的能量足以使电子从原子轨道移去时，即导致产生离子对。当撞击现象提供足够能量使原子之间的化学键断裂时，即发生分子变化，形成游离基。游离基为分子的一部分、原子团或具有不成对电子的单个原子。

稳定分子几乎总是具有偶数电子的，不成对电子构型是不稳定的形式。所以游离基具有较大的相互反应、与其他分子反应的趋势，使其奇数电子成对并达到稳定。氧气经辐射后导致臭氧的形成，氮气和氧气混合后经辐射形成氮的氧化物，溶于水可成硝酸等化合物。

由此说明，离子对的形成，游离基，游离基与其他分子的反应，游离基的重新组合，以及在空气中辐照食品时由于臭氧和氮的氧化物的影响，都足以使食品产生化学变化。

1、直接作用

生物学家提出了射线与基质直接碰撞的靶理论，认为辐照作用主要是由于这种直接碰撞引起的。

辐射使物质形成离子、激发态分子或分子碎片的效应，称为直接效应或初级辐射。

2、间接作用由初级辐射的产物相互作用，形成与原物质成分不同的化合物，即由初级辐射引起的化学效应称为间接效应或次级辐射。水分子对辐射很敏感，当它接受了射量后，首先被激活，然后和食品中的其他成分发生反应。水接受辐射后的最后产物是氢和过氧化氢等，形成的机制很复杂。其反应的可能途径如下：

(eaq)+H20=H·+OH·OH·+OH·=H202H·+O2=HO2·H02·+H02·=H202+O2H·+H·=H2过氧化氢是一种强氧化剂和生物毒素，水合电子是一种还原剂，氢氧基是一种氧化剂，氢基有时是氧化剂有时是还原剂。它们可以和其他有机物起反应，特别是在稀溶液中或含水的食品中，大多由于水的辐射效应而产生了间接的氧化还原作用。

3、辐射对食品成分的影响（1）蛋白质分子结构的破坏：蛋白质就是具有特定空间卷曲和折叠的多肽链。肽链主链上有1／3是肽键。蛋白质分子在受到外界的一些物理、化学因素的影响后，会产生蛋白质变性，它的立体结构遭破坏或改变，导致蛋白质生物活性的丧失和其他物理、化学性质的变化。

电离辐射可导致蛋白质分子结构的破坏，这种破坏作用的途径有：①肽链电离：射线可把肽链上氢原子的外层电子打掉，形成正电荷并在肽链内移动，造成氢键断裂，蛋白质结构改变。②肽链断裂：主要由射线诱发OH·自由基作用于肽键，导致键的断裂。③巯基氧化：巯基对水裂解成的自由基非常敏感，可产生反应。

蛋白质合成的抑制

一般来说，抗体、核蛋白、肌纤蛋白等负有重要生物学功能的蛋白质的生物合成，易被射线抑制。

蛋白质分解增强正常机体的蛋白质代谢总是处于动态平衡，既不间断合成，也不停顿分解，反映这一平衡状态的指标是氮平衡，

当机体受到射线辐照后，会出现明显的氮代谢负平衡。产生这种变化的原因可能有：一是辐照后的机体吸收营养的能力减弱；二是自由基使肽键断裂；三是射线使溶酶体的膜结构遭到破坏，释放出蛋白质水解酶，加速蛋白质分解；四是ATP形成的抑制、核酸结构破坏以及代谢障碍，均可导致蛋白质合成的抑制。

酶是蛋白质，对辐照处理的反应与其他蛋白质有相同之处。酶溶液中存在其他物质可降低酶的辐射敏感性。如在酶溶液中添加抗坏血酸即可降低辐射效应，起到保护作用。又如溶液的pH值和含氧量也会影响辐射效应。（2）辐照对糖类的影响一般来说，碳水化合物对辐照处理是相当稳定的，只有在大剂量辐照处理下，才引起氧化和分解。辐照对稀溶液中的单糖，如葡萄糖经受氧化和断裂后的产物取决于糖本身的性质。例如葡萄糖可生成葡萄糖醛酸、葡萄糖酸、糖二酸、乙二醛、阿拉伯糖、赤藓糖、甲醛和二羟丙酮。果糖经辐照后能分解成酮糖。低聚糖，也称寡糖，经辐照后可形成单糖和类似单糖的辐射分解产物。多糖经辐照后，结构发生变化，小麦、玉米、马铃薯、大米、裸麦、大豆等的淀粉以及直链淀粉对淀粉酶作用的灵敏性发生变化,而且辐照直链淀粉比辐照支链淀粉损伤重，可以从测定的寡糖类区别出来。对果蔬方面的研究，辐照的大蒜，其糖的浓度未受影响；辐照的洋葱经贮藏后，糖的浓度与对照无差别。用1.5kGy辐照苹果和苹果制品，其糖的浓度也没有变化。（3）辐照对脂肪的影响辐照对脂肪的变化，取决于脂肪的类型、剂量、温度和氧化速度以及环境条件诸因素。但其主要作用是使脂肪酸长链中的C—C键发生断裂，因而形成链烷，继发反应可生成通常的链烯。脂肪酸的脂类(如油酸甲脂)或天然脂肪(如猪油、人造黄油或橄榄油)经50kGyCo60-γ射线辐照后，发现脂肪的质量指标仅发生极细微的变化；但在100kGy—200kGy的剂量辐照后，其酸值、反式脂肪酸含量、双位键的移动以及过氧化物等有明显的提高。植物油和鱼油也是经过高剂量的辐照后，对其物理性质如熔点、折射率、介电常数、粘度和密度等才会发生明显的变化。（5）辐照对维生素的影响

应用辐射保藏食品影响最大的是维生素。由于维生素的化学结构存在着大的差异，所以它对辐照的反应也不一样。有的表现敏感，有的表现稳定。但是，在很大程度上取决于食品的性质和成分。食品中的维生素C容易被氧化而破坏，Co60-γ射线对各种食品中维生素C含量的影响的研究结果表明，在低于5kGyCo60-γ射线辐照后，维生素C的含量损失很少，一般不超过20%-30%。有的研究结果，维生素C含量保持不变(如香蕉中)或者还略有增加。江苏农业大学用Co60-γ射线处理水果、蔬菜，贮藏10d后，发现梨和荸荠中维生素C含量比对照高，而橘子中维生素c的含量低于对照。对脂溶性维生素辐射效应的研究，用4kGy的Co60-γ射线辐照牛奶，发现胡萝卜素有40%受破坏，维生素A有70%受破坏，维生素E有60%受破坏。用30kGy辐照鱼时，鳕鱼片中维生素A没有损失，星鲨中有45%受损失，而烟熏鲱鱼可损失100%。脂溶性维生素中是对辐照最敏感的化合物，在脂肪含量高的食品中，辐照处理可使维生素E大量损失，一般在5kGy辐照处理后，可导致辐解产物的浓度在1—5mg／100g的范围内。（6）五色香味形的变化食品经辐照处理后，会引起什么样的变化，是人们十分关心的事。蛋白质经辐照处理后发生的变化对食品及其制品的色、香、味及物质性质有较大的影响。例如，瘦肉和某些鱼的颜色主要取决于结合蛋白(即肌红蛋白)。如果肉中存在一定数量的红蛋白，辐照可引起这两种色素发生氧化还原反应，并改变其颜色。在真空包装情况下，辐照处理鸡肉和猪肉可以看到不变颜色。在有氧情况下辐照处理肉，会产生似醛的气味；在氮气中则产生硫醇样的气味。总之，食品及其制品，经辐照处理后，产生的气味与蛋白质有关。脂肪和油容易自动氧化而腐败产生臭味，通过辐照处理和热处理，可以加速食品及其制品中脂肪的自氧化过程，尤其在有氧情况下更是如此。鱼经过辐照处理后，产生的臭气，主要是由于不饱和脂肪酸的氧化形成的。对多糖类物质，在固态和水溶液中辐照处理后，对其理化性质的变化没有什么区别，除熔点和旋光度的降低外，辐照处理主要引起光谱和多糖结构的变化。二、辐射的生物学效应辐射可以引起生物有机体的组织及生理发生各种变化，产生一系列的生理生化反应，使新陈代谢受到影响。（一）微生物射线对微生物的作用也以直接或间接效应的方式进行。射线对微生物作用与下列条件有关：辐射剂量、菌种及其菌株、菌数浓度、培养基的化学成分、培养基的物理状态，以及食品辐射后的贮藏条件等。

电离辐射杀灭微生物一般以一定灭菌率所需用的戈瑞数来表示，通常就以杀死微生物数的90%所需的剂量计算。也就是使残存微生物数下降到原计数的10%时所需用的戈瑞数的剂量，并用D10表示。logＮ／Ｎ0＝－Ｄ／Ｄ10式中N0——最初微生物数N——使用D剂量后残留的微生物数D——初期剂量(戈瑞)D10——微生物残存数减到原数的10%时的剂量(戈瑞)根据最耐辐射的能够引起食物中毒的肉毒芽孢杆菌的D10值和按照微生物学安全性所需12D杀菌要求能够计算出各种微生物的最小辐射剂量(MRD)。分析MRD的结果表明，使活的芽孢菌数减少1012数量级所需的照射剂量通常在10kGy以上。实验证明，MRD值的大小是与被照食品种类和照射时的温度有关。（二）寄生虫辐射对寄生虫厂的作用也随剂量率的不同而异。例如猪旋毛虫(Trichinosls)不育剂量大约为1200Gy，抑制其生长约需2000～3000Gy，致死剂量为7.5KGy；牛绦虫(Beeftapeworm)致死剂量范围为3～5KGy（三）植物辐射主要应用在植物性食品(主要是水果和蔬菜)抑制块茎、鳞茎类发芽，推迟蘑菇破膜开伞，调节后熟和衰老上。1．抑制发芽电离辐射抑制植物器官发芽的原因是由于植物分生组织被破坏，核酸和植物激素代谢受到干扰，以及核蛋白发生变性。

核酸在分生组织中积累是贮藏器官脱离休眠状态的基本条件之一，而电离辐射对核酸代谢有强烈的抑制作用。在激素代谢方面，一般认为植物生长素对放射线的敏感性很高。有关激素代谢对抑制发芽的作用有待进一步研究。2．调节呼吸和后熟

跃变型果实经适当剂量照射后，一般都表现出后熟被抑制、呼吸跃变后延、叶绿素分解减慢等现象。番茄、青椒、黄瓜、阳梨都有这种表现。可以用“修复反应”来解释辐射抑制后熟的作用，认为生物体要从辐射造成的伤害中恢复过来，需经过一个修复时期，后熟作用就被延迟了。

非跃变型果实的反应则不同，如柑橘类和涩柿，看不到辐照的修复反应，反而会有促进成熟的现象，如绿色柠檬和早熟蜜橘辐照后加速了黄化，辐照促进涩柿脱涩、软化等。3．辐射与乙烯代谢

不论是跃变型或非跃变型果实，辐射都会对乙烯的产量有瞬时性的促进，从而使呼吸加强。增长的程度因果实的种类、成熟度和辐射剂量而异。

4．辐射与组织褐变

组织褐变是辐射伤害最明显、最早表现的症状，也是其他机械害、冷害、病虫害等许多伤害的共同症状。作为辐射损伤，即使在低照射量范围(50～400kGy)，褐变程度也随剂量而增高，并因植物品种、产地、成熟度等的不同而不同。

(四)昆虫昆虫的细胞对辐射相当敏感，特别是幼虫的细胞。成虫的细胞敏感性较差，但性腺细胞对辐射很敏感。因此，使用较高的剂量对各种害虫及其各个虫期的虫都有很好的致死效果，而较低的剂量则能引起害虫生理发生变化，产生不育现象。1．立即致死害虫受到射线照射后立即死亡所需要的剂量为立即致死量。立即致死剂量往往很大，一般要在几千戈瑞才有效。如引起谷象立即死亡的剂量为2.7kGy，锯谷盗为3.4kGy。这种剂量具有杀虫迅速的优点，但费用很高。

2．缓期致死害虫受到射线照射后要经过一个星期以上的潜伏期才能大量死亡所需的剂量为缓期致死剂量。缓期致死剂量一般在几十戈瑞到几百戈瑞。谷象为80—160Gy，大豆象为840Gy。35Gy可作为防治常见鞘翅目储粮害虫的有效致死剂量。3．不孕害虫受到射线照射后，丧失生殖能力，产生不孕现象所需的剂量为不孕剂量。这种剂量一般在80Gy以下。用不孕剂量不仅可以降低照射费用，而且可以避免高剂量照射对食品引起的不良影响。总之，辐射引起的食品生物学效应是食品得以保藏的原因之一，但是辐射在调节果蔬后熟、衰老等方面的应用还不成熟，许多问题有待继续深入研究。第四节辐射在食品保藏中的应用食品辐射保藏的基本原理就是利用射线对食品的生物学效应使食品得以较长期的保存，其中包括射线对新鲜果蔬生理代谢活动的抑制作用，食品寄生害虫的致死作用，对食品或加工食品污染的病原微生物的杀灭作用等。在食品保存过程中，人们根据不同的保藏目的，采用不同的吸收剂量辐照食品，利用射线的生物学效应，就可以实现抑制发芽，延缓生理过程，以及杀虫灭菌，防止虫蛀霉烂等，从而达到安全保藏的目的。一、应用于食品上的辐射类型在食品辐射保藏中，按照所要达到的目的把应用于食品上的辐射分为三大类，即辐射阿氏杀菌、辐射巴氏杀菌和辐射耐贮杀菌。(一)辐射阿氏杀菌(radappertization)此杀菌也称商业性杀菌，所使用的辐射剂量可以使食品中的微生物数量减少到零或有限个数。在这种辐射处理以后，食品可在任何条件下贮藏，但要防止再污染。剂量范围为10～50kGy。(二)辐射巴氏杀菌(radicidation)此杀菌只杀灭无芽孢病原细菌(除病毒外)。所使用的辐射剂量使在食品检测时不出现无芽孢病原菌(如沙门氏菌)。剂量范围为5～10kGy。

(三)辐射耐贮杀菌(radurization)这种辐射处理能提高食品的贮藏性，降低腐败菌的原发菌数，并延长新鲜食品的后熟期及保藏期。所用剂量在5kGy以下。二、食品辐射保藏工艺

食品辐射保藏的工艺流程如下：

(一)食品的质量与辐照效果食品的辐射保藏是在原有食品品质优良的基础上来进行加工的，以长期保持其新鲜和优良品质，因此原有食品的质量必须要保证。在辐照之前，必须了解原有食品的基本情况，诸如采收或加工的时间，采收的成熟度，加工的质量(如原始含菌量、感官质量等)以及保藏的目的要求等。

辐射可以杀菌，可以提高食品的卫生质量，降低食品中致病菌或腐败菌的数量直至全部杀灭。但并不允许用已变质或细菌繁殖很多的次劣食品来进行辐射杀菌，这是没有任何意义的。

(二)辐照食品的包装在辐射处理中，包装是一个重要的环节。包装的目的，有的是为了调节辐照的气体氛围，如真空包装或塑料密封包装形成自发气调环境；有的是为了防止产品间的交叉污染或辐射处理后的二次污染；有的是为了便于集中堆垛提高辐照效率等。总之，在辐射处理前必须根据产品性状、辐射处理目的、运输和贮存的要求以及将来出售时的方便，来合理地选择包装材料和形式。金属罐如镀锡薄板罐和铝罐，对使用杀菌剂量照射是稳定的。塑料包装的食品，在剂量接近20ky或更低时，辐照对其物理性质没有明显影响。在剂量超过20kGy时，塑料薄膜如聚乙烯、聚酯、乙烯基树脂、聚苯乙烯薄膜的物理性质会发生变化。

金属箔和各种复合包装材料是比较理想的食品辐照包装材料，它们可接受高达60ky剂量的照射。

在食品辐射保藏中，一般采用的辐射剂量较低，因此，比较好的辐射包装材料有玻璃纸、人造纤维、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、尼龙、复合薄膜、玻璃容器及金属容器等。

(三)辐照时期产品收获或加工后要尽可能快地辐照。放置随时间越长，辐照效果越差。因为收获或加工以后，微生物数量增加很快，并且由于贮放有可能使微生物变得更耐辐照，这样就会导致增加辐射剂量，相应地提高了辐射成本和难度。

(四)辐照时食品添加剂的应用为了防止辐照时食品的氧化以及保护某些成分(如维生素)不被破坏，可以在辐照前在食品中添加抗氧化剂。例如添加抗坏血酸能减少奶粉在辐照过程中产生游离的硫氢基，从而防止产生臭味。(五)辐射伤害和辐射味所有果品、蔬菜经射线辐射后都可能产生一定程度的生理损伤，主要表现为变色和抵抗性下降，甚至细胞死亡。但是，不同食品的辐射敏感性差异很大，因此致伤剂量和生理损伤表现也各不相同。如马铃薯块茎经50Gy辐照，维管束周围组织即有褐变，并随剂量增大而加重。高剂量照射食品特别是对肉类，常引起变味，即产生所谓辐射味。这种情况一般在5kGy以